CN105550078B - 一种主备自由切换1553b总线接口板 - Google Patents

一种主备自由切换1553b总线接口板 Download PDF

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Abstract

本发明属于机载网络领域，公开了一种主备自由切换1553B总线接口板，本发明两路相互独立的1553B总线协议处理单元通过各自FPGA进行控制，两片FPGA通过逻辑控制信号仲裁决定该主、从协议处理电路，并能够自由完成主备切换功能，并控制主通道进行1553B数据收发，因此本发明能够在主电路故障的情况下自动切换至备份电路进行1553B数据收发，由于主备两路同时接收总线控制器(BC)发出的消息并对消息进行处理，因此提高了接口板的可靠性，解决了单路硬件故障会导致相应子***1553B通信中断的问题，最大限度满足使用需求，保证了机载网络的可靠性。

Description

一种主备自由切换1553B总线接口板
技术领域
本发明属于机载网络领域，涉及一种主备自由切换1553B总线接口板，可用于1553B总线通信中远程终端(RT)硬件设计，能够通过FPGA来实现主备自由切换双路1553B硬件电路功能。
背景技术
传统的机载1553B总线网络远程终端(RT)硬件结构一般采用单路双余度设计，一旦协议处理电路故障则会导致双余度总线全部失效，造成1553B总线通信中断，而双路备份设计往往需要占用两个远程终端(RT)地址，不仅导致总线可用RT数量减少，还会增加总线控制器(BC)总线表复杂度，加剧不必要的总线负载。
发明内容
本发明能够在不增加远程终端(RT)数量的前提下，提供一种主备自由切换1553B总线接口板，本发明两路相互独立的1553B总线协议处理单元通过各自FPGA进行控制，两片FPGA通过逻辑控制信号仲裁决定该主、从协议处理电路，并能够自由完成主备切换功能，并控制主电路完成1553B数据通信。
本发明的技术方案如下：
一种主备自由切换1553B总线接口板，其特殊之处在于，包括1553B总线协议处理单元、FPGA控制单元、仲裁协议、1553B数据收发单元和驱动隔离电路；
所述1553B总线协议处理单元包括A协议处理单元和B协议处理单元；
FPGA控制单元包括A路FPGA和B路FPGA；
1553B数据收发单元包括收发器和与收发器相连的变压器；变压器用于与1553B总线相连；
收发器上设有输出端和输入端，收发器通过输出端分别与A协议处理单元和B协议处理单元相连；A协议处理单元通过A路FPGA与驱动隔离电路相连，B协议处理单元通过B路FPGA与驱动隔离电路相连；收发器的输入端分别与A路FPGA和B路FPGA相连；
驱动隔离电路用于与外部设备相连；
所述仲裁协议根据FPGA上电启动先后顺序，在A路FPGA和B路FPGA之间确定主电路和从电路，若A路FPGA先启动，则A路FPGA为主电路，B路FPGA为从电路；其中，从电路为备份电路；
1553B总线到接口板的消息：若所述接口板收到1553B总线消息：1553B总线消息通过变压器到收发器，收发器将收到的消息分别发送至A协议处理单元和B协议处理单元，这两个协议处理单元将处理后的1553B总线消息发送至相应的FPGA，由主电路通过驱动隔离电路完成消息传输。
接口板到1553B总线的消息：若驱动隔离电路接收到外部设备消息，驱动隔离电路将外部设备消息分别通过A路FPGA和B路FPGA发送至相应的A协议处理单元和B协议处理单元,A协议处理单元和B协议处理单元将接收到消息转换为1553B数据再发送至相应的FPGA，主电路将1553B数据发送至收发器，收发器通过变压器将接收到的1553B数据发出。
上述变压器有两个，这两个变压器均用于与1553B总线相连。
接口板运行过程中可根据主电路故障自主进行切换。
若主电路若检测到与其对应的协议处理单元故障，则从电路启动作为主电路并复位故障协议处理器单元。协议处理单元故障是主电路对应的FPGA通过协议处理电路上报的故障中断或看门狗计数器判断的。
若主电路对应的FPGA故障，则根据仲裁协议，从电路在检测到仲裁控制信号异常后将作为主电路工作，并关闭从电路的驱动隔离电路开关保证从电路不会对板载总线造成影响。
本发明的优点：
本发明两路相互独立的1553B总线协议处理单元通过各自FPGA进行控制，两片FPGA通过逻辑控制信号仲裁决定该主、从协议处理电路，并能够自由完成主备切换功能，并控制主电路完成1553B数据通信，因此本发明能够在主电路故障的情况下自动切换至备份电路进行1553B数据收发，由于主备两路同时接收总线控制器(BC)发出的消息并对消息进行处理，因此本发明能够实现热切换，提高本发明接口板的可靠性。
本发明采用基于FPGA控制的方式实现主备1553B总线硬件电路自由前换功能，解决了单路故障会导致相应子***1553B通信中断的问题，最大限度满足使用需求，保证了机载网络的可靠性。
附图说明
图1是包含有本发明的1553B总线拓扑结构图；
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
1553B为命令/响应型多路传输数据总线，拓扑结构如图1所示，BC负责整个网络的通信与管理，子***通过RT接入1553B网络，实现与网络中其他***之间的通信。
硬件采用2片FPGA分别对A协议处理单元和B协议处理单元进行控制，2个协议处理单元共用一个收发器，通过收发器可同时接收总线控制器(BC)发出的消息，由两片FPGA的仲裁协议决定的主电路通过收发器发送数据，设计框图见图2所示。
仲裁功能的实现由2片FPGA之间的仲裁信号以及仲裁协议组成。仲裁协议以逻辑代码的形式固化在FPGA中。通过对仲裁信号的控制来实现接口板主备切换功能。
仲裁协议主要是处理接口板刚启动时主、备电路的关系，以及接口板运行过程中的主、备切换问题。
接口板启动时，仲裁协议主要是通过A、B两路FPGA启动先后来作为主、备电路判断的依据。若A路FPGA先启动，则作为主电路，并会通过仲裁信号发给B路FPGA，B路将作为备份电路。
接口板在运行过程中，仲裁协议主要通过主电路对应FPGA对通过仲裁信号向备份电路的FPGA发出信息，通知备份电路做为主电路，而主电路转为备份电路。
仲裁协议主要是当主电路对应的协议处理单元故障时，当主电路对应的FPGA收到协议处理单元发送的故障中断或看门狗计时功能来确认协议处理单元故障，并通过仲裁协议自动进行主备切换。
当主电路对应的FPGA故障时，仲裁控制信号将处于错误状态，当从电路检测到仲裁控制信号错误时，将作为主电路进行工作，并关闭与从电路相连的驱动隔离电路开关，防止其对板载总线信号进行干扰。

Claims (4)

1.一种主备自由切换1553B总线接口板，其特征在于，包括1553B总线协议处理单元、FPGA控制单元、仲裁协议、1553B数据收发单元和驱动隔离电路；
所述1553B总线协议处理单元包括A协议处理单元和B协议处理单元；
FPGA控制单元包括A路FPGA和B路FPGA；
1553B数据收发单元包括收发器和与收发器相连的变压器；变压器用于与1553B总线相连；
收发器上设有输出端和输入端，收发器通过输出端分别与A协议处理单元和B协议处理单元相连；A协议处理单元通过A路FPGA与驱动隔离电路相连，B协议处理单元通过B路FPGA与驱动隔离电路相连；收发器的输入端分别与A路FPGA和B路FPGA相连；
驱动隔离电路用于与外部设备相连；
所述仲裁协议根据FPGA上电启动先后顺序，在A路FPGA和B路FPGA之间确定主电路和从电路，若A路FPGA先启动，则A路FPGA为主电路，B路FPGA为从电路；
若所述接口板收到1553B总线消息：1553B总线消息通过变压器到收发器，收发器将收到的消息分别发送至A协议处理单元和B协议处理单元，这两个协议处理单元将处理后的1553B总线消息发送至相应的FPGA，由主电路通过驱动隔离电路完成消息传输；
若驱动隔离电路接收到外部设备消息，驱动隔离电路将外部设备消息分别通过A路FPGA和B路FPGA发送至相应的A协议处理单元和B协议处理单元,A协议处理单元和B协议处理单元将接收到消息转换为1553B数据再发送至相应的FPGA，主电路将1553B数据发送至收发器，收发器通过变压器将接收到的1553B数据发出。
2.根据权利要求1所述的主备自由切换1553B总线接口板，其特征在于，所述变压器有两个，这两个变压器均用于与1553B总线相连。
3.根据权利要求1或2所述的主备自由切换1553B总线接口板，其特征在于，若主电路故障或A协议处理单元故障，则从电路启动作为主电路。
4.根据权利要求3所述的主备自由切换1553B总线接口板，其特征在于，A协议处理单元故障是由A路FPGA通过故障中断或看门狗计数器判断的；A路FPGA故障是由B路FPGA根据仲裁协议判断的。
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